Wie viel Kraftstoff ist notwendig, um Delta-V zu verursachen?

Für ein Projekt muss ich berechnen, wie viel Schub und wie viel Treibstoff ich brauche, um in LEO einzusteigen.

Was ich weiß:

  • Delta-V erforderlich ( ≈ 9.4 km/s)
  • Trocken (Masse des leeren Raumfahrzeugs)

Was ich nicht weiß:

  • Wie viel Treibstoff ich mitnehme
  • Wie viel Schub brauche ich

Gibt es gute Möglichkeiten, dies zu berechnen?

Wozu dienen die zusätzlichen 1,3 km/s?
"Der mit dem Start verbundene atmosphärische und Schwerkraftwiderstand erhöht das Delta-V der Trägerrakete normalerweise um 1,3–1,8 km / s" - Wikipedia
Das ist in den normalerweise angegebenen 9400 m/s enthalten. Die Umlaufgeschwindigkeit beträgt ~7800 m/s.
Hinweis: Ihr Schub muss beim Abheben größer sein als das Fahrzeuggewicht.

Antworten (1)

Die Tsiolkovsky-Raketengleichung sagt Ihnen, wie viel Delta-V Sie für eine bestimmte Abgasgeschwindigkeit und ein Voll-/Leer-Massenverhältnis pro Stufe erhalten. Normalerweise sollten Sie die Gesamtanforderung von 9400 m / s in zwei (oder mehr) Stufen aufteilen und von der obersten Stufe rückwärts arbeiten. Wählen Sie einen geeigneten Motor für die Etappe aus, entscheiden Sie, wie viel Trockentank/Strukturmasse Sie pro Kraftstoffmasse benötigen, lösen Sie.

Wie Organic Marble feststellt, muss der Schub der ersten Stufe das Gewicht der voll beladenen Rakete überschreiten, sonst hebt sie nicht ab. Typischerweise beginnt das Verhältnis von Schub zu Gewicht irgendwo zwischen 1,15:1 und 1,5:1. (Obere Stufen können dieses Limit ein wenig lockern, beginnen aber normalerweise nahe 1:1, um die Menge an Kraftstoff zu maximieren, die sie bringen.) Wählen Sie einen Motor und fügen Sie ein Vielfaches davon hinzu, bis Ihr Schub ausreichend ist!

Der Teufel steckt natürlich im Detail. Ich schlage vor, die Zahlen einer vorhandenen Rakete zu berechnen, um sicherzustellen, dass Sie die Prinzipien verstehen, bevor Sie Ihre eigene ausprobieren.

Hier ist ein Teil einer Tabelle, die ich für Quick-and-Dirty-Machbarkeitstests verwende. Es für Sie nützlich zu machen, bleibt als Übung.

  • Stufenmasse: Gesamtmasse einer einzelnen Stufe, voll beladen mit Treibmittel.
  • Prop-Fraktion: Anteil der Bühnenmasse, der Treibmittel ist.
  • Struktur: strukturelle (nicht treibende) Masse der Bühne.
  • Treibmittel: Treibmittelmasse der voll beladenen Stufe.
  • Oben: Gesamtmasse aller Stufen darüber, voll beladen.
  • Ballast: träge Nutzlastmasse, die an der Bühne befestigt ist.
  • M0: Gesamtmasse der Rakete beim Zünden der Stufe.
  • M1: Gesamtmasse der Rakete beim Ausbrennen der Stufe.
  • ISP: spezifischer Impuls der Motoren der Bühne.
  • Schub: Gesamtschub der Triebwerke der Bühne.
  • Delta-v: Einstufiger Delta-V-Beitrag, Summierung zum Gesamt-Delta-V unten.
  • G0: Beschleunigung bei Stufe Zündung, in g (entspricht TWR).
  • G1: Beschleunigung beim Stadium Burnout.

Massen in Tonnen, ISP in Sekunden, Schub in kN, Delta-V in m/s. Ich verwende den meeresspiegelspezifischen Impuls des Triebwerks der ersten Stufe, was zu einer leichten Unterschätzung von Delta-v führt, da der ISP im Verlauf der Verbrennung zunehmen wird.

Werteansicht:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Formelansicht:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ooooo die Tabellenkalkulationen sind eine sehr nette Geste
Verdammt, das ist eine gute Antwort. Ich werde 24 Stunden warten und akzeptieren, es sei denn, es gibt andere bessere Antworten
oh mein Gott, ich wusste nicht, dass Formula View möglich ist. Das ist wirklich gut.
@ErinAnne Ich bis heute auch nicht!
@ErinAnne CTRL+`wird es ein- und ausschalten.
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